سیستم پیشرفته نظارت آنلاین بر فیوز اکسید روی: تکنولوژی‌های کلیدی و تشخیص خطا

1 معماری سیستم نظارت آنلاین بر روی فشاربرها اکسید روی

سیستم نظارت آنلاین بر روی فشاربرها اکسید روی شامل سه لایه است: لایه کنترل ایستگاه، لایه بی، و لایه فرآیند.

• لایه کنترل ایستگاه: شامل مرکز نظارت، ساعت سیستم موقعیت جهانی (GPS)، و منبع ساعت B - کد.

• لایه بی: شامل دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند (IEDs) نظارت آنلاین.

• لایه فرآیند: شامل پایانه‌های نظارت بر ترانسفورماتورهای ولتاژ (PTs) و ترانسفورماتورهای جریان (CTs)، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است.

در این سیستم، هر دستگاه عملکرد خاص خود را ایفا می‌کند:

• مرکز نظارت: داده‌های وضعیت فشاربرها اکسید روی را طبقه‌بندی و جمع‌آوری می‌کند، حالت عملکرد هر واحد را تحلیل می‌کند. عملگران از طریق پشتیبانی سیستم به عملکرد زنده فشاربرها دسترسی دارند. اطلاعات از طریق گزارش‌ها، نمودارهای آماری و منحنی‌ها به صورت تصویری نمایش داده می‌شوند تا تعامل کاربرپسند فراهم شود. در صورت وجود خطا، سیستم هشدار فوری صادر می‌کند تا رسیدگی به موقع و حفاظت از عملکرد فشاربرها تضمین شود.

• IEDs نظارت آنلاین: به عنوان واسط ارتباطی بین پایانه‌های نظارت (که قادر به اتصال مستقیم به مرکز نیستند) و مرکز نظارت عمل می‌کنند. آنها داده‌ها را تجزیه و منتقل می‌کنند تا جریان اطلاعات بدون مشکل باشد.

• پایانه‌های نظارت: به عنوان جامعه‌گیرهای داده‌های انتهایی عمل می‌کنند، پارامترهای محیطی (دمای، رطوبت)، جریان‌های نشتی مقاومتی و سطح آلودگی فشاربرها را ردیابی می‌کنند. آنها همچنین تعداد ضربات رعد و برق را با دقت بالا ثبت می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری شده از طریق لایه بی به مرکز نظارت منتقل می‌شوند تا مدیران بتوانند تصمیم‌گیری بر اساس داده انجام دهند.

2 نقاط کلیدی فناوری نظارت آنلاین بر روی فشاربرها اکسید روی
2.1 همزمان‌سازی زمانی سیستم‌های نظارت آنلاین

تحقیقات درباره روش جریان مقاومتی اساسی و تجزیه هارمونیک برای فشاربرها اکسید روی نشان می‌دهد که همزمان‌سازی عملیات نمونه‌برداری تأثیر قابل توجهی بر نتایج نظارت دارد. با وجود مقادیر بسیار کوچک جریان‌های نشتی که تحت نظارت قرار می‌گیرند، خطاهای کوچک می‌توانند باعث انحرافات بزرگ شوند. بنابراین، سیستم‌های نظارت آنلاین نیاز به همزمان‌سازی نمونه‌برداری بالا دارند و نیاز است تکنسین‌ها زمان سیستم را تنظیم کنند. دو روش در دسترس است:

• همازمان‌سازی بر اساس GPS: همزمان‌سازی را در ۲ns به دست می‌آورد، خطاهای زمانی را به حداقل می‌رساند؛

• همازمان‌سازی ساعت IRIG - B: دارای قابلیت‌های ضد تداخل قوی است، انتقال سیگنال را پایدار و دریافت سیگنال با دقت بالا را تضمین می‌کند. با این حال، دقت بیش از حد هزینه‌ها را افزایش می‌دهد—تکنسین‌ها باید دقت (۱μs، ۱ms، ۱۰ms، ۱s) را بر اساس نیازهای حداقل دقت سیستم انتخاب کنند.

همازمان‌سازی ساعت IRIG - B ارزان‌تر است. اگرچه کمتر از GPS دقیق است، اما نیازهای سیستم را برآورده می‌کند. بنابراین، تکنسین‌ها می‌توانند از IRIG - B برای همزمان‌سازی استفاده کنند تا همسان‌سازی نمونه‌برداری تضمین شود.

2.2 کاهش نویز در سیگنال‌های نظارت آنلاین

جمع‌آوری داده‌های فشاربرها اکسید روی با چندین تداخل مواجه است. با توجه به جریان‌های نشتی بسیار کوچک، نویز غیر پردازش‌شده باعث انحرافات نظارت می‌شود و وضعیت واقعی دستگاه را منعکس نمی‌کند. تکنسین‌ها باید الگوریتم‌های مناسب کاهش نویز را انتخاب کنند—روش کاهش نویز موجک به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود: سیگنال‌ها را تجزیه می‌کند، محتوای معتبر را حفظ می‌کند، ضرایب بی‌اهمیت را به ۰ تنظیم می‌کند و پس از تجزیه مکرر اطلاعات قابل استفاده را استخراج می‌کند.

2.3 تشخیص خطا در نظارت آنلاین
2.3.1 اهمیت تشخیص خطا

با افزایش مقیاس تجهیزات برق، ایمنی سیستم‌های برق اهمیت پیدا می‌کند. خطاها موجب اختلال در تأمین برق و خطر برای ایمنی افراد می‌شوند—بنابراین نظارت آنلاین و تشخیص خطا در فشاربرها اکسید روی ضروری است. سیستم وضعیت عایق‌بندی را نظارت می‌کند، ریسک‌ها را پیش‌بینی می‌کند و نگهداری را پشتیبانی می‌کند. با این حال، داده‌های آنلاین بسیار وسیع، پیچیده و تکراری هستند که می‌توانند با دقت نظارت مداخله کنند.

برای تضمین دقت تشخیص، تکنسین‌ها داده‌ها را پیش‌پردازی می‌کنند: تکراری‌ها را حذف می‌کنند، خطاهای را اصلاح می‌کنند و ورودی‌های مطمئن ارائه می‌دهند. علاوه بر این، جریان مقاومتی فشاربرها اکسید روی تحت تأثیر آب و هوا، دما، مغناطیس و تداخل سیگنال‌ها قرار می‌گیرد—که تشخیص را سخت‌تر می‌کند. پردازش مؤثر داده‌ها از طریق روش‌های فنی برای تشخیص ضروری است.

2.3.2 الگوریتم ترکیب اطلاعات چندسنسوری

الگوریتم‌های ترکیب اطلاعات، اساس پردازش داده‌های نظارت آنلاین، اطلاعات چندسطحی را برای تحلیل جامع ترکیب می‌کنند. الگوریتم‌های ترکیب چندسنسوری از داده‌های چند سنسور استفاده می‌کنند، از طریق محاسبات از تداخل هارمونیک جلوگیری می‌کنند و وضعیت زنده فشاربرها را با دقت منعکس می‌کنند. الگوریتم‌های رایج شامل می‌شوند:

• روش محدودیت تعبیه‌شده: پارامترهای جمع‌آوری‌شده توسط سنسورها (فاز‌های اصلی و ذاتی) را محدود می‌کند تا راه‌حل‌های منحصر به فرد فراهم شود. سیستم از طریق سنسورها داده‌های زنده فشاربرها را به دست می‌آورد و بر اساس ویژگی‌های دستگاه اطلاعات کلیدی را استخراج می‌کند؛

• روش ترکیب شواهد: داده‌های عملیاتی را استخراج می‌کند، بر اساس حالت‌های فشاربرها محاسبه می‌کند و پایه‌ای برای قضاوت درباره خطا ارائه می‌دهد؛

• روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN): از یادگیری ماشین برای تشخیص استفاده می‌کند. اول، توپولوژی‌های مناسب برای سنسورها طراحی می‌شود؛ دوم، الگوهای داده را از طریق تعامل شبکه با محیط نقشه‌برداری می‌کند؛ سوم، مدل‌ها را برای تشخیص خودکار خطا آموزش می‌دهد.

2.3.3 روش تحلیل رابطه خاکستری

به عنوان یک رویکرد تشخیص خطا رایج برای فشاربرها اکسید روی، روش تحلیل رابطه خاکستری بر تحلیل آماری عوامل متعدد تأثیرگذار بر خطا تمرکز دارد. این روش تأثیر مختلف عوامل بر خطاها را با رسم منحنی‌های برازش کمی می‌کند. در عمل، تغییرات شکل منحنی‌ها را مقایسه می‌کنند: درجه برازش بالاتر نشان‌دهنده همبستگی قوی‌تر بین عوامل خطا در زمان واقعی و وضعیت خطا فعلی فشاربرها است.

برای تشخیص، معمولاً زاویه زیان‌دید عایق فشاربر به عنوان دنباله مرجع X₁ تنظیم می‌شود، در حالی که پارامترهایی مانند دما، رطوبت و جریان نشتی به عنوان دنباله‌های مقایسه X_i عمل می‌کنند. با استفاده از مدل تحلیل رابطه خاکستری برای محاسبه همبستگی بین هر عامل و زاویه زیان‌دید عایق، شناسایی دقیق علل خطا امکان‌پذیر می‌شود و داده‌های پشتیبانی برای تصمیم‌گیری تشخیصی فراهم می‌کند.

داده‌های به دست آمده نرمال‌سازی می‌شوند و ضریب همبستگی ζ_j(k)) و درجه همبستگی γ_j بین هر داده محاسبه می‌شود.

2.4 نرم‌افزار خبره نظارت آنلاین

نرم‌افزار خبره نظارت آنلاین بر روی فشاربرها اکسید روی، به عنوان یک زیرنرم‌افزار از سیستم نظارت آنلاین، توابع متنوعی دارد. نه تنها می‌تواند ترانسفورماتورها را نظارت کند، ضربات جزئی و وضعیت گاز در روغن را تشخیص دهد، بلکه می‌تواند دستکش‌ها و تجهیزات ظرفیتی را نیز نظارت کند. این نرم‌افزار از تنظیم پارامترهای هشدار پیشین سیستم و مدیریت تجهیزات زیراستانیون پشتیبانی می‌کند.

علاوه بر این، نرم‌افزار خبره نظارت آنلاین امکان مدیریت پیش‌فرض تعریف‌شده توسط کاربر را فراهم می‌کند، که به کاربران اجازه می‌دهد داده‌های تاریخی و فعلی را مشاهده و وضعیت زنده تجهیزات را بررسی کنند. پس از ورود به سیستم، کاربران می‌توانند داده‌ها را بر اساس نیاز خود جستجو کنند، که به عنوان مرجعی برای تصمیم‌گیری آنها عمل می‌کند.

3 نتیجه‌گیری

خطاهای فشاربرها اکسید روی می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد ایمن سیستم‌های شبکه برق داشته باشند. بنابراین، تشخیص زنده از طریق یک سیستم نظارت آنلاین برای درک دقیق اطلاعات خطا و انجام رسیدگی به موقع ضروری است.

سیستم نظارت آنلاین بر روی فشاربرها اکسید روی از طریق همکاری هماهنگ مرکز نظارت، دستگاه‌های IED نظارت آنلاین و پایانه‌های نظارت، نظارت زنده را انجام می‌دهد، جمع‌آوری، انتقال و پردازش اطلاعات داده را انجام می‌دهد. همچنین، با بهینه‌سازی فناوری‌های کلیدی مانند همزمان‌سازی زمانی سیستم، کاهش نویز سیگنال‌های نظارت و تشخیص خطا، داده‌های دقیق را به سیستم ارائه می‌دهد، که عملکرد پایدار فشاربرها اکسید روی و ایمنی شبکه برق را تقویت می‌کند.